18 rapport d`un temps caractéristique de diffusion de quantité de

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rapport d’un temps caractéristique de diffusion de
quantité de mouvement sur un temps
caractéristique de convection.
Evaluer le nombre de Reynolds et l’utiliser pour
caractériser le régime d'écoulement.
Chute de pression dans une conduite horizontale.
Résistance hydraulique.
Dans le cas d’un écoulement à bas nombre de
Reynolds, établir la loi de Hagen-Poiseuille et en
déduire la résistance hydraulique.
Exploiter le graphe de la chute de pression en
fonction du nombre de Reynolds, pour un régime
d’écoulement quelconque.
Exploiter un paramétrage adimensionné
permettant de transposer des résultats
expérimentaux ou numériques sur des systèmes
similaires réalisés à des échelles différentes.
4.4 Ecoulement externe incompressible et
homogène autour d’un obstacle
Force de traînée subie par une sphère solide en
mouvement rectiligne uniforme. Coefficient de
traînée Cx ; graphe de Cx en fonction du nombre
de Reynolds.
Notion de couche limite.
Forces de traînée et de portance d’une aile
d’avion à haut Reynolds.
Associer une gamme de nombre de Reynolds à
un modèle de traînée linéaire ou un modèle
quadratique.
Pour les écoulements à grand nombre de
Reynolds décrire qualitativement la notion de
couche limite.
Définir et orienter les forces de portance et de
traînée.
Exploiter les graphes de Cx et Cz en fonction de
l’angle d’incidence.
BILANS MACROSCOPIQUES
Présentation
Cette partie prolonge l’étude des machines thermiques réalisée en première année. Elle a pour objectif
d’effectuer des bilans de grandeurs extensives thermodynamiques et mécaniques. Ces bilans sont
illustrés sur des situations d’intérêt industriel (réacteur, éolienne, turbine, machines thermiques…). On
proscrira les dispositifs désuets tels que le tourniquet hydraulique.
On définit également le modèle de l’écoulement parfait qui permet d’introduire la relation de Bernoulli et
la notion de charge.
Si un bilan mécanique nécessite un changement de référentiel, on pourra utiliser la loi de composition
des vitesses abordée dans le cours de Sciences Industrielles pour l’Ingénieur.
Objectifs de formation
− Définir avec rigueur un système approprié.
− Utiliser des modèles et analyser leurs limites.
− Appliquer les lois générales de la mécanique et de la thermodynamique.
− Étudier des systèmes d'intérêt industriel.

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1. Définition d’un système fermé pour les
bilans macroscopiques
Système ouvert, système fermé. À partir d’une surface de contrôle ouverte vis-à-vis
des échanges, définir un système fermé approprié
pour réaliser un bilan de grandeur extensive.
2. Bilans d’énergie
Bilans thermodynamiques. Exprimer les principes de la thermodynamique
pour un écoulement stationnaire en vue de l’étude
d’une machine thermique sous la forme :
(
)
qwgzeh uc +=++ ∆∆∆ ; ce sss +=∆
Modèle de l’écoulement parfait : adiabatique,
réversible, non visqueux.
Relation de Bernoulli.
Effet Venturi.
Utiliser le modèle de l’écoulement parfait pour un
écoulement à haut Reynolds en dehors de la
couche limite.
Énoncer et appliquer la relation de Bernoulli à un
écoulement parfait, stationnaire, incompressible et
homogène.
Décrire l’effet Venturi. Décrire les applications :
tube de Pitot, débitmètre.
Pertes de charge régulière et singulière dans une
conduite. Relier qualitativement la perte de charge à une dissipation d’énergie mécanique.
Bilan macroscopique d’énergie mécanique. Effectuer un bilan d’énergie sur une installation
industrielle : pompe ou turbine.
Utiliser le fait admis que la puissance des actions
intérieures est nulle pour un écoulement parfait et
incompressible.
3. Bilans de quantité de mouvement et de
moment cinétique
Loi de la quantité de mouvement pour un
système fermé. Faire l’inventaire des forces extérieures. Effectuer un bilan de quantité de mouvement.
Loi du moment cinétique pour un système fermé.
Effectuer un bilan de moment cinétique pour une turbine.
ÉLECTROMAGNETISME
Présentation
En première année, les champs électrique et magnétique ont été présentés via les effets de la force de
Lorentz et une étude descriptive du champ magnétique a été effectuée pour introduire les phénomènes
d'induction. Le cours de deuxième année aborde les équations locales. Les équations de Maxwell sont
présentées comme des postulats de l'électromagnétisme, le but étant de rendre les étudiants
rapidement opérationnels dans leur utilisation. L'étude de la conversion de puissance et celle des ondes
électromagnétiques seront une exploitation.
Le programme est découpé en plusieurs rubriques indépendantes dont l’ordre de présentation relève de
la liberté pédagogique du professeur. En particulier, les équations de Maxwell peuvent être formulées
dès le début sous leur forme la plus générale, ou bien elles peuvent être introduites de manière
progressive en commençant par une forme simplifiée en régime stationnaire.
Objectifs de formation
− Manipuler des champs scalaires et vectoriels.